[发明专利]一种微波谐振腔测量表面电阻/电导率的校准方法

说明书

本发明公开了一种微波谐振腔测量表面电阻/电导率的校准方法，包括以下步骤：1)获取方块电阻值间隔分布均匀的校准样品；2)利用四探针测量校准样品的方块电阻R_s0；3)取下谐振腔顶部的盖板，然后将校准样品覆盖于谐振腔顶部的开口处，测量并计算得到当前谐振腔的品质因子Q₀；4)取下校准样品，将待测样品覆盖于谐振腔的顶部开口处，测量计算得到此时谐振腔的品质因子Q；5)根据步骤3)测量计算得到的谐振腔的品质因子Q₀及步骤4)测量计算得到的谐振腔的品质因子Q计算待测样品方块电阻值R_s和电导率值，该方法能够校准谐振腔测量待测样品的方块电阻值及电导率值。

技术领域

本发明属于导电平面的表面电阻测量领域，涉及一种微波谐振腔测量表面电阻/电导率的校准方法。

背景技术

导电类薄膜材料或块体材料在集成电路、太阳能电池、探测器、航空航天等诸多领域具有广泛应用，而准确测量它们的导电特性是评估其应用性能的关键。

目前，微波谐振腔法是测量表面电阻或表面电导率的标准方法之一，通过以待测样品替换谐振腔端板的方式来实现待测样品表面导电性的测量。该方法中，要求谐振腔内壁具有一致均匀的表面电阻；然而，由于以下几个因素的存在可能导致谐振腔内壁具有非均匀的表面电阻：一是机械加工工艺本身难以保证谐振腔侧壁和上下端板具有一致的表面电阻，二是作为替换端板的盖板由于长期使用过程中的人为接触会引起盖板表面电阻发生一定的变化而引起腔体内壁表面电阻不一致，三是如果待测样的方阻与上盖板的方阻差别很大已经超出了微扰的范围时，原始腔体直接测量的方法就已经不再适用。当腔体内壁表面电阻具有非均匀特性时，将导致最终测量结果存在较大的测量误差，因此需要开发出一种方法，该方法能够测量待测样品的方块电阻值及电导率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种微波谐振腔测量表面电阻/电导率的校准方法，该方法能够校准谐振腔测量待测样品的方块电阻值及电导率值。

为达到上述目的，本发明所述的微波谐振腔测量表面电阻/电导率的校准方法包括以下步骤：

1)获取方块电阻值间隔分布均匀的校准样品；

2)利用四探针测量校准样品的方块电阻R_s0；

3)取下谐振腔顶部的盖板，然后将校准样品覆盖于谐振腔顶部的开口处，测量并计算获得当前谐振腔的品质因子Q₀；

4)取下校准样品，将待测样品覆盖于谐振腔的顶部开口处，测量并计算获得此时谐振腔的品质因子Q；

5)根据步骤3)测量计算得到的谐振腔的品质因子Q₀及步骤4)测量计算得到的谐振腔的品质因子Q计算待测样品方块电阻值R_s和电导率值。

校准样品为沉积于非导电基体上的导电薄膜、掺杂硅片或者镜面抛光的块状导体。

待测样品为沉积于非导电基体上的导电薄膜或者测量面平整光滑的导电块。

当校准样品为沉积于非导电基体上的导电薄膜时，导电薄膜利用磁控溅射沉积工艺、热蒸发沉积工艺、电子束蒸发工艺、印刷工艺或化学沉积工艺沉积于非导电基体上。

当待测样品为沉积于基底上的导电薄膜时，该导电薄膜利用磁控溅射沉积工艺、热蒸发沉积工艺、电子束蒸发工艺、印刷工艺或化学沉积工艺沉积于非导电基体上。

非导电基体为绝缘衬底或半导体衬底。

待测样品的方块电阻值R_s为：

其中，k是波数，η是空气波阻抗，d是谐振腔的腔体高度。

本发明具有以下有益效果：